高職院校《汽車單片機技術》項目化教學改革探索

王鶴欽 楊學平 余永紀 陳曉萍

云南機電職業技術學院 云南省昆明市 650203

1 課程教學中存在的問題

《汽車單片機技術》是我國高等職業技術院校汽車類專業的一門重要專業基礎課程，在學生開始學習這門課程前，對于編程基本上是零基礎的，對于單片機技術的應用也知之甚少。《汽車單片機技術》涉及的知識較多、知識交叉也較多，包括C語言、匯編、電路基礎、數據結構等。在有限的學時內，很難僅僅通過教師的課堂講授就能讓學生掌握該門課程知識。通過課堂學習，同學們對單片機基礎知識理論有了一定了解，但如何將所學理論知識應用到工程實踐，特別是如何與汽車中涉及單片機的檢測維修、項目開發等仍然知之甚少。為了加強學生對理論知識掌握程度，加強對學生創新意識的培養，充分調動學生的學習興趣，加強學生動手能力的培養，我們積極探索《汽車單片機技術》教學方式與教學改革。我院開設的《汽車單片機技術》課程為64學時，其中理論教學為32學時，實驗教學為32學時，兩個教學環節均由一名任課教師完成，保證教學過程的連續性。一是采用理論與實踐相互結合的教學模式，將專業理論知識與工程實踐相結合，培養學生主動積極探索并解決實際問題；二是設置與課程內容相對應的項目化教學任務，在教師的引導下學生通過相互討論、溝通交流、共同探索研究等小組合作的方式完成項目任務，培養學生發現問題、解決問題的能力，避免學生自主學習的片面性和盲目性，讓學生體會“做中學，學中做”的輕松快樂學習氛圍；三是通過讓學生親自接觸汽車單片機實物、電阻電容焊接、PCB制作等直觀的實踐操作，激發學生學習興趣、對知識的探索欲望和創新思維，鞏固對知識的掌握程度。

2 教學改革

2.1 豐富教學方法、加強教學資源建設、激發學生學習興趣

第一，采用MOOC微課、教學視頻開發與課堂教學相結合的模式。因汽車單片機課程課堂教學學時有限，難度較大，采用MOOC微課與課堂講授相呼應的方式，教師在課前制作微課及相關教學視頻發布到網上，課中對課程重點及難點進行講解，課后學生利用課余時間觀看視頻反復練習，將知識學習的集中性和移動性相結合，充分利用好學生的課后碎片化學習時間，有效避免“課上學不會，課后沒人教”的問題。

第二，線上線下教學相結合的混合教學模式，充分利用好課堂講授與實操練習，既發揮教師的主導作用，又發揮學生學習主體性。針對高職學生學習能力及學習特點，在教學過程中應減少對單片機結構原理的講解課時，在實際案例應用中再穿插講解硬件結構原理和相關編程語言。

第三，加強教學資源建設。汽車類學生對電子類專業課程接觸較少，學習單片機課程難度較大，且沒有貼合實際的實驗項目，往往認為單片機課程枯燥乏味，難以掌握。因此需要教師針對汽車類專業學生知識掌握特點設計合理的、貼合實際的實踐項目及教學資源，將學生前后所學知識串聯起來。如可以將I/O、LED、汽車轉向燈結合，使同學們了解用單片機控制LED和用繼電器配合NE555芯片控制車燈的硬件電路區別和控制方式區別，使學生對汽車電氣設備、電工電子技術有更深入的了解。圖1左邊為使用NE555芯片設計的汽車轉向燈演示，圖1右邊使用NE555芯片配合繼電器設計的汽車轉向燈演示。

圖1 汽車轉向燈電路演示

2.2 項目化的汽車單片機實驗項目設計

根據行業發展和企業人才需求，結合目前高職學生實際情況融入思政元素，以能力和素養為導向，突出實踐、注重創新為原則進行教學項目設計。一是依據學生已有知識結構，突出項目的實用性和可行性，貼合實際應用，難度適宜，既能激發學生的學習興趣，又能讓大部分學生可以接受；二是遵循由淺入深、循序漸進的原則，符合學生學習認知規律，既注重單片機理論知識應用，又要注重和前后課程知識的融合貫通；三是在項目中融入思政教育，既保證學生掌握重點知識，也培養同學們人文素質、個性發展。部分課程項目設計如表1所示。

表1 《汽車單片機技術》項目設計

2.3 實驗平臺搭建

實驗平臺基于80C51系列單片機搭建，每個實驗工位配備計算機一臺、焊臺及熱風槍一臺、可調直流穩壓電源一臺、雙通道示波器一臺，每十個工位配鉆孔機一臺、熱轉印機一臺，實驗平臺搭建如圖2所示。

圖2 汽車單片機實驗工位

例如，汽車轉向燈實驗設計。單片機硬件設計及PCB制作流程為同學們通過Keil軟件編寫程序代碼，通過Protel或者Altium Designer軟件繪制電路圖，電路圖設計完成后反面打印到熱轉印紙上，如圖3所示。然后，通過熱轉印機將電路圖轉印到覆銅板上，在利用環保刻蝕劑將覆銅板上到電路刻蝕出來；或者將設計好的PCB文件發給廠家直接制作出PCB。制作完成的電路板如圖4所示。

圖3 熱轉印紙打印電路圖

圖4 汽車轉向燈原理演示電路

2.4 建立科學合理的課程課程評價體系

“平時成績+期末考核成績”的傳統考核方式不利于學生創新能力和創新思維的培養。基于汽車單片機技術這門課程的特點，可以采用“1+N”的考核模式，即期末考試成績占總成績的30%、每個實驗項目完成度占總成績的30%、過程性考核占總成績10%、課后作業占總成績的10%、小項目設計占總成績的10%。其中過程性考核成績可由同學們的平時上課出勤率以及在課堂上回答問題、小組互動討論和總結匯報等綜合評定。課后作業包括對汽車單片機技術領域最新技術的調查研究、主流汽車芯片產生產品類別及各芯片性能參數的跟蹤調研，從而彌補教材內容滯后及課堂教學時間不足的缺點。實驗項目完成度包含了10個實驗項目的成績，在學生實驗過程中要避免“老師講什么，學生做什么”，要充分調動學生的創新思維，綜合體現學生的實踐操作能力、小組討論能力、方案設計能力、實驗現象觀察能力、數據分析和故障處理能力，在實驗過程中學生提出創新性觀點、算法的應適當給予加分獎勵。小項目設計由學生自由組隊，成員3-5人一組，題目來源可由組員自主選題或是指導教師根據科研項目或是工程實際給出6-8個命題供學生選擇。小項目設計需要提供項目設計報告，包括課題來源、項目意義、各組員所承擔的實際工作內容、程序源代碼及硬件設計方案等內容。期末考試仍然采用閉卷形式，題型包括但不限于基礎理論概念題、算法設計題、分析設計綜合題。

采用“1+N”的考核方式，既考察了學生對汽車單片機基礎理論知識的掌握程度，也培養了學生創新思維、創新能力、合作能力，同時激發學生探索意識和創造意識。

3 結論

本文對汽車單片機課程進行了教學方法、項目化教學、思政元素融入以及課程評價體系進行了探索，設計了汽車單片機實訓平臺，并將該方法應用到高職院校汽車類專業的教學中，使學生專業能力、綜合能力、創新精神有所提升，充分調動了學生學習的積極性。